石化控制室的设计考虑

作为石化装置的“心脏”，控制室应具备生产调度、数据分析、现场监视、报警及应急响应、先进控制与优化、 信息存储及读取、仪表维护、外部信息通信、仿真培训等需求。

01

总图与位置

随着控制与管理功能的融合，对控制室布置位置的要求有了明显的改变，除了应符合GB50160-2008《石油化工企业设计防火规范（2018版）》和 GB50984-2014《石油化工工厂布置设计规范》中有关控制室布置的基本要求外，还应考虑以下几个方面：

1）控制室应为独立建筑物，不宜靠近运输物料的主干道布置，对于含有可燃、易爆、有毒、有害、粉尘、水雾或有腐蚀性介质的工艺装置，控制室宜位于装置区全年最小频率风向的下风侧。

2）控制室应远离高噪声源，中心控制室、现场控制室的环境噪音应不大于55dB，现场机柜室的环境噪音应不大于60dB。

3）控制室应远离振动源和存在较大电磁干扰的场所，不应与危险化学品库、危废品库、放射源库相邻布置。

4）有人值守的控制室应有明确、通畅的逃生路线。

5）控制室应位于全厂区相对高处。在现有装置中有因为控制室布置在低洼处导致暴雨后室外积水，而需要出动全厂消防车进行抽水的应急处理案例。

02

房间布置与分区

控制室内房间布置应便于人员操作、观察， 房间设置应整齐实用，应考虑操作人员的联络和视觉效果，便于维护。对于全厂综合性控制室， 应该采用分区设计的原则，一般可以按以下原则分区：

1）过程控制和安全保护任务区。该区主要用于对现场控制、保护功能的实现。

2）交接班工作区。

3）管理任务及相关任务区。该区用于储存交接班记录、备忘录等。

4）监督任务及相关工作区。该区应考虑合作团队中操作人员和监督人员之间的级别差异、全过程的观察对人员的隐私保护等。

5）分析（诊断）任务及相关任务区。该区应考虑多人共同会议、讨论问题需要的设备设置。

6）归档任务及相关任务区。该区用于放置归档所用设备以及其他可能的管理工作任务需要的设施，如使用个人计算机等电子辅助设备。

7）通行和来访者的管理及相关的任务区。该区应考虑工作通行和来访者通行的区别，应满足高峰时间通行要求并能保持操作室内的环境安静。还需要考虑房间内紧急救护、应急等设备，办公用品的运输和应急出口通道；为专业来访者和普通来访者设计不同的通道，尽可能减少其路线对操作可能造成的干扰，为普通来访者提供观察廊等快速安全的条件，为专业来访者提供专用条件，使其能察看显示器的显示内容。

8）设备和维护区。该区应考虑生产商、供应商、维护工程师等相关人员之间的密切合作需求。

9）服务区。该区中应考虑人员休息、厨房或餐饮、个人物品存储区、工具放置、洗衣房、浴室、 盥洗室等。

10）其他区域。如会议室、学习培训室、第三方人员工作室等。上述功能相同区域的房间应尽量集中布置。区域之间的通道应便捷、安全、互不影响。

03

控制室抗爆

随着国家相关法规、标准的实施和落实，抗爆要求已经成为目前控制室设计中的关注重点；由于石化、化工装置处理的介质通常具有易燃易爆的特性，近年来国内外也发生过多起危害重大的爆炸事故，后果极其严重，包括人员伤亡、财产和经济损失，有的爆炸事故甚至造成了恶劣的社会影响；为了保证操作人员的安全和控制系统的正常运行并能确保在事故发生后装置能安全有序停车，控制室在评估确定需要时应采用抗爆设计，抗爆设计的首要目的是为室内人员提供一定的安全防护，还要确保在发生爆炸时控制室本身不会因为坍塌或建筑物碎片飞溅造成危险因素，另外是在事故发生时保障装置的正常运行，当一个装置发生事故时不应影响其他装置继续安全运行或有序停车。

爆炸对控制室的影响数据是由安全专业根据工艺、设备等相关专业提供的各装置物性参数、布置情况，综合各装置与控制室之间的环境条件等因素，经过专用软件计算、分析汇总得出的。近年来在工程项目中，上述计算方法已得到成熟应用。

对于抗爆控制室的电缆入口等洞口处，外墙的开洞尺寸不应大于1.0ｍ，洞口间净距应大于洞口宽度；开洞应采取整体抗爆密封措施，并能抵抗相应的爆炸荷载。

根据 GB50984-2014《石油化工工厂布置设计规范》的条文说明，对于蒸气云爆炸（VCE），也可以采用距离防护的措施，如建筑物没有防护措施，控制室与可能爆炸源的距离不小于200ｍ。

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人性化设计

人性化设计应落实到所有专业中，贯穿在设计全过程，确保使用人员有一个良好的、心情舒畅的工作环境。可以从操作使用、照明、环境、通风等几个方面考虑。

操作使用应符合人体工学原理，操作台高度和宽度，操作台之间的间距，大屏幕和显示器的尺寸与位置关系，机柜之间和机柜与墙之间的距离等都应满足人工操作、观察的要求；对于检修、维护所需要的必要空间也应该考虑周全。

通常来说，人均操作台的宽度应不小于1.0ｍ；显示器与操作员的最佳观察距离为500~550ｍｍ，操作站的尺寸应确保工艺数据在操作人员的最佳水平直接视野范围内，显示器不宜大于26英寸（１英寸＝ 25.4ｍｍ）；操作人员觉察作业的良好视区应在双眼的直接视野范围内，有效视区应在双眼的眼动视野范围内，操作人员监视作业的良好视区应在双眼的直接视野范围内，有效视区应在双眼的眼动视野范围增加10°。

对于报警等信息，应设置在操作人员的观察视野范围内。房间内应照度均匀，强度满足作用面的使用要求，灯具不应直接射向显示器；当可能产生眩光时，可采用直流供电、将邻近的照明灯具接到不同的相序上或将照明光源使用高频电源等方法来解决。室内墙面应不积灰，不反光；墙面颜色宜为浅色，色泽自然；墙面应为哑光饰面，表面反射率不宜过高；不使用高饱和色、高对比度、强反射性和黑色、暗色或深色涂料；房间的透光口应采取遮阳设施。

随着电子技术的发展，现有控制系统对温、湿度适用性已经大幅度提高，因此对控制室温、湿度的控制主要考虑人员的感受。可分区域进行温度控制，机柜间和操作室的控制温度应按照实际生产要求采用不同设定值，有人值守的房间一般设定在15~28℃，无人值守的房间可适当放宽以满足节能要求。相对湿度控制在30％～70％，当房间内湿度大于70％时操作人员容易产生气闷急躁等情绪；湿度小于30％时环境中容易产生静电，均会对操作有所影响。

当控制室采用集中空调系统时，应根据实际运行状况制定季节转换期节能运行方案及操作规程；对人员密集的区域，应根据实际需求制定新风量调节及操作方案；应对集中空调控制系统的传感器、变送器、调节器和执行器等进行日常维护保养，并按工况变化调整控制模式和参数。控制房间内温差、温度变化率和风速，距地面0.1～1.1ｍ的垂直温差不大于３℃，温度变化率小于５℃／ｈ，湿度变化率小于６％／ｈ；操作大厅中央空调出风口的位置应避免直接吹向操作人员，平均风速小于0.15ｍ／ｓ。

要统筹规划新风、换气量，应保证室内氧气含量的充沛，在定员状态下避免环境中CO₂含量超标。要研究室内应用环境和中央空调系统的匹配关系，当室内环境可能存在如打印机室、电池室等污染源时，空调系统优先考虑分开设置。对装置气体环境条件应加以重视，除SO₂，H₂S，Cl₂，NOz等介质可能对控制系统的腐蚀有影响外，当装置或环境中含有HF，NH₃，O₃ 等强氧化剂或强还原剂时，将会对控制系统的腐蚀有额外显著影响。当环境中含有腐蚀性气体时，湿度对控制系统的腐蚀性也有影响，控制系统工作的理想湿度为50％，当湿度每超过10％时，意味着对电子设备的腐蚀性提高一个等级。应重视装置位置与海洋的关系，海洋盐雾环境气体对控制系统同样有显著腐蚀性影响。

控制室内的噪音，应采用隔音结构和吸音材料，避免噪音对人员的干扰。控制室内卫生间的设置也是设计方和业主要求可能出现的分歧之一，对于现场机柜间，由于使用不频繁，会导致卫生间配置的化粪池干枯而容易损坏，并且下水管道不能及时冲洗而导致环境中出现异味或者滋生蚊虫，十分不利于后续进入房间的人员的使用。比较理想的方案是设置区域性集中卫生设施，该方案已经在石化装置有推广应用趋势。

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控制室安全

安全来源于设计，来自于落实和管理。控制室的安全应该落实到设计工作的方方面面，应遵循设计安全、使用安全的原则。当可燃气体或有毒气体有可能从空调新风引风口处、电缆沟和电缆桥架进入控制室的洞口处进入控制室时，应设置气体探测器；采暖通风及空调系统运行信号及公共报警信号宜引入控制系统监视；安装有控制系统、仪表设备的房间不应采用热水采暖；供暖及回水管道、消防水管道、生活供水及回水管道不应穿过机柜间。

在使用安全方面，除了从控制室布置、建筑物抗爆等方面考虑外，还应该从工艺操作、维护人员的使用安全，控制系统的应用安全等多角度考虑。

需要明确控制室的火灾危险等级和耐火等级，确定控制室爆炸冲击波峰值入射超压值等关键参数；制定切实可行的事故应急方案；从技术发展和事故发生的可能性分析，控制室内敷设电缆的阻燃要求，具有发热元器件的控制系统和仪表机柜内部温度监控报警的设置等均需认真分析；在满足相关要求的情况下，对控制室内电缆采用电缆防火绷带或电缆防火涂料也是可行的防火措施之一。

控制室采用抗爆结构时，在控制室外是否设置检修爬梯、如何设置也需要设计中多专业共同讨论，并与业主充分沟通达成共识；根据 GB/T 50779-2022《石油化工建筑物抗爆设计标准》的要求，当建筑物爆炸冲击波峰值入射超压小于6.9kPa时，可以设置检修爬梯；但当入射超压大于6.9kPa时，标准中没有明确的方案，因此检修爬梯的设置方案需要结构等专业专项研究后确定。

中心控制室人员办公密度很高，是仅次于办公大楼的建筑物，应具备清晰、安全、通畅的撤离路线。控制室内设置无线信号增强设施的目的是保证与外界的正常通信。当控制室设置隔离前室时，在隔离前室内设置报警装置或无线信号增强器，以保证与外界的正常通信。曾经有过技术人员因为隔离前室故障而导致被困在隔离前室。

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控制室消防

消防设计除了满足国家有关的标准要求外， 也应该符合地方性法规的规定。

根据GB50160-2018《石油化工企业设计防火标准（2018年版）》的要求，控制室、现场机柜室应设置气体型灭火器。

对于中心控制室消防器材设置方面，考虑到中心控制室24ｈ有人值班，一旦出现火情，值班人员能及时发现尽快扑救；中心控制室设有火灾自动报警系统，发生火灾时探测系统能立刻发出报警，使相关人员及时采取措施；当采用固定气体灭火设施并使用CO₂等窒息性气体作为灭火剂时， 一旦启动，需要控制室内人员立即撤离，可能导致装置控制系统因无人监护而瘫痪，可能引发二次火灾或造成更大事故。因此，中心控制室设置室外消火栓、移动式灭火器，中心控制室的操作大厅不设自动喷水系统和室内消火栓，机柜间内不设置单独的消防设施。虽然安全型灭火系统（如ＩG-541）已经得到了成功使用，但当采用全淹式气体灭火系统时，还是应该同时配备专用空气呼吸器或氧气呼吸器。

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个性化设计

控制室设计还应该结合装置所属地、后续发展计划、使用人员受教育程度和信仰、业主经验总结等要求，确定控制室的备用空间、人均使用面积，同时需要考虑特殊操作需求，如立式操作站、多个共享显示器；残疾人通道、满足民族文化要求的祈祷室等也应该在设计前明确。

对控制室进行无死角监控，对机柜间设计风淋室、玻璃钢活动地板等个性化设计也在一定范围得到了应用。

总之，随着经济发展、技术进步和国家社会各界对装置安全要求的重视，石化装置中控制室的重要性已经越发凸显；应从设计的早期阶段进行详细规划，各方进行充分讨论，需求明确，总结经验，各专业设计中密切协作，结合现场情况，才能设计出满足用户需求、便于操作使用的控制室，更为装置的自动化、智能化、数据实时化、信息共享化提供进一步的安全和技术保障。

来源：摘选自：石油化工自动化第60卷第3期分享的《石油化工装置控制室设计的探讨》